信息隐藏重点知识PPT讲稿.ppt

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1、信息隐藏重点知识信息隐藏重点知识第1页，共18页，编辑于2022年，星期四1.1 1.1 信息隐藏的概念信息隐藏的概念信息隐藏是把一个有意义的信息隐藏在另一个称为载体信息隐藏是把一个有意义的信息隐藏在另一个称为载体(Cover)的信息中得到隐蔽载体的信息中得到隐蔽载体(Stego Cover)S。非法者不。非法者不知道这个普通信息中是否隐藏了其它的信息，而且即使知知道这个普通信息中是否隐藏了其它的信息，而且即使知道也难以提取或去除隐藏的信息。道也难以提取或去除隐藏的信息。所用的载体可以是文字、图象、声音及视频等。所用的载体可以是文字、图象、声音及视频等。为增加攻击的难度，也可以把加密与信息隐藏

2、技术结合起来，为增加攻击的难度，也可以把加密与信息隐藏技术结合起来，即先对消息即先对消息M加密得到密文消息加密得到密文消息M，再把，再把M隐藏到载体隐藏到载体C中。这样攻击者要想获得消息，就首先要检测到消息的存中。这样攻击者要想获得消息，就首先要检测到消息的存在，并知道如何从隐蔽的载体在，并知道如何从隐蔽的载体S中提取中提取M及如何对及如何对M解密解密以恢复消息以恢复消息M。第2页，共18页，编辑于2022年，星期四1.2 信息隐藏的分类信息隐藏的分类 按按载载体体类类型型分分类类：包包括括基基于于文文本本，图图像像，声声音音和和视视频频的的信信息息隐藏技术。隐藏技术。按按密密钥钥分分类类：若

3、若嵌嵌入入和和提提取取采采用用相相同同密密钥钥，则则称称其其为为对对称称隐隐藏算法，否则称为公钥隐藏算法。藏算法，否则称为公钥隐藏算法。按按嵌嵌入入域域分分类类：主主要要可可分分为为空空域域（或或时时域域）方方法法及及变变换换域域方方法。法。按按提提取取的的要要求求分分类类：若若在在提提取取隐隐藏藏信信息息时时不不需需要要利利用用原原始始载载体体C C，则称为盲隐藏；否则称为非盲隐藏。，则称为盲隐藏；否则称为非盲隐藏。按保护对象分类按保护对象分类：主要可分为隐写术和水印技术。主要可分为隐写术和水印技术。第3页，共18页，编辑于2022年，星期四1.3 信息隐藏技术特点信息隐藏技术特点透透明明性

4、性：指指不不因因图图象象文文件件的的某某种种改改动动而而导导致致隐隐藏藏信信息息丢丢失失的的能能力力。这这里里所所谓谓“改改动动”包包括括传传输输过过程程中中的的信信道道噪噪音音、滤滤波操作、重采样、有损编码压缩、波操作、重采样、有损编码压缩、D/A或或 A/D转换等。转换等。鲁棒性鲁棒性：利用人类视觉系统或人类听觉系统属性，经过一系：利用人类视觉系统或人类听觉系统属性，经过一系列隐藏处理列隐藏处理，使目标数据没有明显的降质现象，使目标数据没有明显的降质现象，而隐藏，而隐藏的数据却无法人为地看见或听见。的数据却无法人为地看见或听见。不不可可检检测测性性:指指隐隐蔽蔽载载体体与与原原始始载载体体

5、具具有有一一致致的的特特性性。如如具具有有一一致致的的统统计计噪噪声声分分布布等等，以以便便使使非非法法拦拦截截者者无无法法判判断断是是否有隐蔽信息否有隐蔽信息。第4页，共18页，编辑于2022年，星期四2.信息隐藏模型信息隐藏模型信息隐藏技术主要由下述两部分组成信息隐藏技术主要由下述两部分组成 (1)(1)信息嵌入算法信息嵌入算法，它利用密钥来实现秘密信息的隐藏。，它利用密钥来实现秘密信息的隐藏。(2)(2)隐隐蔽蔽信信息息检检测测/提提取取算算法法 (检检测测器器)，它它利利用用密密钥钥从从隐隐蔽蔽载载体体中中检检测测/恢恢复复出出秘秘密密信信息息。在在密密钥钥未未知知的的前前提提下下，第

6、第三三者很难从隐秘载体中得到或删除，甚至发现秘密信息。者很难从隐秘载体中得到或删除，甚至发现秘密信息。第5页，共18页，编辑于2022年，星期四信息嵌入过程信息嵌入过程（1）将待隐藏信息转化为二进制数据码流）将待隐藏信息转化为二进制数据码流（2）将）将BMP文件图像数据部分的每个字节的奇偶性与上述二进制数码流进行比较。文件图像数据部分的每个字节的奇偶性与上述二进制数码流进行比较。（3）通过调整字节最低位的）通过调整字节最低位的“0”或或“1”，改变字节的奇偶性，使之与上述二进制数，改变字节的奇偶性，使之与上述二进制数据流一致，即将信息嵌入到据流一致，即将信息嵌入到24位位BMP图像中。图像中。

7、例：宿主数据为：例：宿主数据为：01100110，00111101，10001111，00011010，00000000，10101011，00111110，10110000；需要隐藏信息需要隐藏信息79。对比右图，发现两者第三、四、五位不同，对比右图，发现两者第三、四、五位不同，则需要改变宿主数据对应字节的奇偶性。则需要改变宿主数据对应字节的奇偶性。第三位：第三位：1000111110001110 第四位：第四位：00011010 00011011 第五位：第五位：00000000 000000012.1时空域替换技术时空域替换技术3.最低比特位替换的最低比特位替换的LSB方法方法第6页，共

8、18页，编辑于2022年，星期四2.1时空域替换技术时空域替换技术3.最低比特位替换的最低比特位替换的LSB方法方法信息提取过程信息提取过程判断判断BMPBMP文件图像数据部分的每个字节的奇偶性，若字节中文件图像数据部分的每个字节的奇偶性，若字节中“1 1”的个数为偶数，则输出的个数为偶数，则输出“0 0”；若字节中；若字节中“1 1”的个数的个数为奇数，则输出为奇数，则输出“1 1”。每判断每判断8 8个字节，便将输出的个字节，便将输出的8 8位数组成一个二进制数。位数组成一个二进制数。经过上述处理，得到一系列经过上述处理，得到一系列8 8位二进制数，便是隐藏信息位二进制数，便是隐藏信息的代

9、码，将代码进行转换就得到隐藏的信息。的代码，将代码进行转换就得到隐藏的信息。第7页，共18页，编辑于2022年，星期四（补）图像信号处理基础（补）图像信号处理基础 图像的基本类型图像的基本类型 p图形图像文件可以分为两大类图形图像文件可以分为两大类:一类为一类为位图位图(Bitmap)文件文件,另一另一类为类为矢量矢量(Vector)文件。前者以文件。前者以点阵形式点阵形式描述图形图像描述图形图像,后者后者是以是以数学方法数学方法描述的一种由几何元素组成的图形图像。描述的一种由几何元素组成的图形图像。p位图文件位图文件在有足够的文件量的前提下在有足够的文件量的前提下,能真实细腻地反映图像的层能

10、真实细腻地反映图像的层次、色彩次、色彩,缺点是文件体积较大。一般说来缺点是文件体积较大。一般说来,适合描述照片适合描述照片。p矢量类文件矢量类文件的特点是文件量小的特点是文件量小,并且能任意缩放而不会改变图并且能任意缩放而不会改变图像质量像质量,适合描述图形适合描述图形。第8页，共18页，编辑于2022年，星期四（补）图像信号处理基础（补）图像信号处理基础 图像的基本类型图像的基本类型 p在物理光学中在物理光学中,红、绿、蓝红、绿、蓝(Red,Green,Blue,即即RGB)被称为光学三原色。被称为光学三原色。p任何色彩任何色彩(严格地说是绝大多数色彩严格地说是绝大多数色彩)都可以用红、绿、

11、都可以用红、绿、蓝这三种颜色按一定的比例混合而得。例如蓝这三种颜色按一定的比例混合而得。例如:红红+绿绿+蓝蓝白色白色 红红+绿绿黄色黄色 红红+蓝蓝品红品红第9页，共18页，编辑于2022年，星期四4）图像数据）图像数据p对于用到调色板的位图，图像数据就是该像素值在调色板中的索对于用到调色板的位图，图像数据就是该像素值在调色板中的索引值，对于引值，对于24位色的真彩色图，图像数据就是实际的位色的真彩色图，图像数据就是实际的R、G、B值。值。对于对于2色位图，用色位图，用1位就可以表示该像素的颜色（一般位就可以表示该像素的颜色（一般0表示黑，表示黑，1表示白），所以表示白），所以1个字节可以表

12、示个字节可以表示8个像素。个像素。对于对于16色位图，用色位图，用4位可以表示位可以表示1个像素的颜色，所以个像素的颜色，所以1个字节可个字节可以表示以表示2个像素。个像素。对于对于256色位图，色位图，1个字节刚好可以表示个字节刚好可以表示1个像素。个像素。对于对于24位色真彩色图（无调色板），位色真彩色图（无调色板），3个字节才表示个字节才表示1个像素。个像素。（补）图像信号处理基础（补）图像信号处理基础 图像的基本表示图像的基本表示 第10页，共18页，编辑于2022年，星期四2.2 变换域技术变换域技术DCT域的信息隐藏域的信息隐藏JPEG文件嵌入与取出系统流程图文件嵌入与取出系统流程

13、图第11页，共18页，编辑于2022年，星期四一个一个M N 矩阵矩阵A的二维的二维DCT 定义如下定义如下:2.2 变换域技术变换域技术DCT原理原理其中：其中：数值数值Bpq称为称为A的的DCT 系数。系数。第12页，共18页，编辑于2022年，星期四2.2 变换域技术变换域技术DCT原理原理设原始信号为设原始信号为2 2 的矩阵的矩阵A,根据公式对其做根据公式对其做DCT变变换换,得得:第13页，共18页，编辑于2022年，星期四2.2 变换域技术变换域技术DCT原理原理第14页，共18页，编辑于2022年，星期四不需要原始载体的信息隐藏方法：利用载体中两个特定不需要原始载体的信息隐藏方

14、法：利用载体中两个特定数的相对大小来代表隐藏的信息。数的相对大小来代表隐藏的信息。嵌入：载体图像分为嵌入：载体图像分为88的块，做二维的块，做二维DCT变换，伪随机地选择变换，伪随机地选择一个图像块一个图像块 ，分别选择其中的两个位置，比如用，分别选择其中的两个位置，比如用 和和 代表所选定的两个系数的坐标。代表所选定的两个系数的坐标。如果如果 ，代表隐藏，代表隐藏1；如果相反，则交换两系数；如果相反，则交换两系数如果如果 ，代表隐藏，代表隐藏0；如果相反，则交换两；如果相反，则交换两系数系数 2.2 变换域技术变换域技术DCT域的信息隐藏域的信息隐藏基本隐藏算法（算法三）基本隐藏算法（算法三

15、）第15页，共18页，编辑于2022年，星期四提取提取接收者进行二维接收者进行二维DCT变换，比较每一块中约定位置的变换，比较每一块中约定位置的DCT系数值，根据其相对大小，得到隐藏信息的比特串，从而系数值，根据其相对大小，得到隐藏信息的比特串，从而恢复出秘密信息恢复出秘密信息 特点：不需原始图像特点：不需原始图像注意：如果选定位置的两个系数相差太大，则对图像影响较大。注意：如果选定位置的两个系数相差太大，则对图像影响较大。应选择相近的值（如中频系数）应选择相近的值（如中频系数）2.2 变换域技术变换域技术DCT域的信息隐藏域的信息隐藏基本隐藏算法（算法三）基本隐藏算法（算法三）第16页，共1

16、8页，编辑于2022年，星期四p数字水印数字水印是信息隐藏的一个分支，主要实现是信息隐藏的一个分支，主要实现数字版权数字版权管管理（理（DRM）。）。p本质上，数字水印与信息隐藏都是将信息嵌入到数字载体本质上，数字水印与信息隐藏都是将信息嵌入到数字载体中，但两者所要求的特性不同：中，但两者所要求的特性不同：信息隐藏要求能精确恢复隐藏的信息，因为它传递的就是这些秘密信息；信息隐藏要求能精确恢复隐藏的信息，因为它传递的就是这些秘密信息；而数字水印则一般只需要证明载体中存在某一个数字水印即可，而数字水印则一般只需要证明载体中存在某一个数字水印即可，而不一定需要精确恢复。而不一定需要精确恢复。3.1数

17、字水印的基本原理数字水印的基本原理信息隐藏与数字水印的关系信息隐藏与数字水印的关系第17页，共18页，编辑于2022年，星期四3.2 图像数字水印技术图像数字水印技术脆弱性数字水印技术脆弱性数字水印技术按水印的健壮性分类：按水印的健壮性分类：健壮性的数字水印健壮性的数字水印：健壮性又称稳健性或鲁棒性。在没有特别说：健壮性又称稳健性或鲁棒性。在没有特别说明时，大部分数字水印技术一般都是指健壮性的数字水印技术。明时，大部分数字水印技术一般都是指健壮性的数字水印技术。脆弱性的数字水印脆弱性的数字水印：指在保证多媒体信息感知质量的前提下，：指在保证多媒体信息感知质量的前提下，将数字、序列号、文字、图像标志等作为数字水印嵌入到多将数字、序列号、文字、图像标志等作为数字水印嵌入到多媒体数据中，当多媒体内容受到质疑时，可将该水印提取出媒体数据中，当多媒体内容受到质疑时，可将该水印提取出来用于多媒体内容的真伪识别，并且指出篡改的位置，甚至来用于多媒体内容的真伪识别，并且指出篡改的位置，甚至攻击类型等。又称为易碎水印，载体发生变化，水印则受到攻击类型等。又称为易碎水印，载体发生变化，水印则受到破坏。破坏。第18页，共18页，编辑于2022年，星期四